山药提取物对CHO细胞生长及抗体表达的影响

doi:10.19586/j.2095-2341.2023.0020

生物技术进展 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (3): 449-456.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2023.0020

山药提取物对CHO细胞生长及抗体表达的影响

曹丽¹^,²(), 罗顺¹^,³(), 邢世海¹, 仇金树³, 蔺智勇³, 林军³, 孟旭³, 刘峰³

^1.安徽中医药大学药学院，合肥 230012
^2.南通市海门长三角药物高等研究院，江苏南通 226133
^3.澳斯康生物（南通）股份有限公司，江苏南通 226133

收稿日期:2023-02-22 接受日期:2023-03-14 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-06-12
通讯作者: 罗顺
作者简介:曹丽 E-mail: 2279763127@qq.com；
基金资助:
安徽省高校科学研究项目(YJS20210493);安徽省高校自然科学研究重点项目(KJ2020A0387)

Effects of Dioscorea opposita Extract on CHO Cell Growth and Monoclonal Antibody Expression

Li CAO¹^,²(), Shun LUO¹^,³(), Shihai XING¹, Jinshu QIU³, Zhiyong LIN³, Jun LIN³, Xu MENG³, Feng LIU³

^1.School of Pharmacy，Anhui University of Chinese Medicine，Hefei 230012，China
^2.Yangtze Delta Drug Advanced Research Institute，Jiangsu Nantong 226133，China
^3.Thousand Oaks Biopharmaceuticals Co. Ltd. ，Jiangsu Nantong 226133，China

Received:2023-02-22 Accepted:2023-03-14 Online:2023-05-25 Published:2023-06-12
Contact: Shun LUO

摘要/Abstract

摘要：

探究山药提取物（Dioscorea oppsita extract，DOE）对中国仓鼠卵巢细胞（Chinese hamster ovary cells，CHO）生长及抗体表达的影响。通过添加不同浓度的DOE，采用流加培养的方式，分别测定细胞密度、细胞活力、细胞上清中抗体表达量、单抗体含量，检测抗体电荷变体并分析抗体的糖基组成及相对含量和蛋白相对结合活性，以及在细胞生长过程中测定细胞内丙二醛（malondialdehyde，MDA）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性。结果表明，5 mg·mL^-1 DOE可以明显地促进CHO细胞的生长，提高活细胞密度、细胞活力和SOD活性并降低MDA含量、提高细胞内抗体和单抗含量。添加DOE在一定程度上能够改变抗体某些糖型含量，且随着DOE浓度的增加，糖型G0F和Man5相对含量呈现先降低后缓慢增加的趋势，G1F糖型含量则逐渐升高，G0则变化较小相对较稳定。添加DOE后，抗体中酸性电荷变体、主峰和碱性电荷变体含量均不存在统计学差异（P>0.05），其抗体相对结合活性均保持在参比品的102%~135%之间，DOE不影响抗体的结合活性。综上所述DOE在细胞培养过程中对细胞的生长、抗体的表达方面发挥着重要作用，添加5 mg·mL^-1 DOE对细胞生长的促进作用和抗体表达效果最佳，研究结果为中药提取物对CHO细胞的生长及抗体表达方面的研究提供了参考。

关键词: 山药提取物, CHO细胞, 细胞生长, 抗体, 氧化应激

Abstract:

The aim of this study was to investigate the effect of Chinese yam extract （DOE） on CHO cell growth and antibody expression. By adding different concentrations of DOE， the cell density， cell viability， the expression of antibody in cell supernatant， and the content of single antibody were measured respectively. Meanwhile， the antibody charge variants were detected and the glycosyl composition and relative content of antibody and the relative binding activity of protein were analyzed. In addition， the activities of malondialdehyde （MDA） and superoxide dismutase （SOD） in cells were measured during cell growth. The results showed that 5 mg·mL^-1 of DOE could significantly promote the growth of CHO cells， increase the density of living cells， cell viability and SOD activity， and reduce the content of MDA， and also increase the content of intracellular antibodies and monoclonal antibodies. The addition of DOE could change the content of some sugar types of antibody to a certain extent. With the increase of DOE concentration， the relative content of G0F and Man5 showed a trend of first decreasing and then slowly increasing， while the content of G1F sugar type gradually increased， and the change of G0 was relatively stable and small. After the addition of DOE， there was no significant difference in the content of acid charge variant， main peak and basic charge variant in the antibody （P>0.05）， and the relative binding activity of the antibody remained between 102% and 135% of the reference sample. DOE did not affect the binding activity of the antibody. Overall， DOE played an important role in cell growth and antibody expression during cell culture. The addition of 5 mg·mL^-1 of DOE had the best effect on cell growth and antibody expression. The result provided a reference for the future study of the effects of Chinese herbal extracts on CHO cell growth and antibody expression.

Key words: Chinese yam extract, CHO cells, cell growth, antibodies, oxidative stress

中图分类号:

R285.5

曹丽, 罗顺, 邢世海, 仇金树, 蔺智勇, 林军, 孟旭, 刘峰. 山药提取物对CHO细胞生长及抗体表达的影响[J]. 生物技术进展, 2023, 13(3): 449-456.

Li CAO, Shun LUO, Shihai XING, Jinshu QIU, Zhiyong LIN, Jun LIN, Xu MENG, Feng LIU. Effects of Dioscorea opposita Extract on CHO Cell Growth and Monoclonal Antibody Expression[J]. Current Biotechnology, 2023, 13(3): 449-456.

图/表 8

图1 CHO细胞在不同浓度DOE作用下的活细胞密度和细胞活力A：不同浓度DOE作用下的细胞密度；B：不同浓度DOE作用下的细胞活力

Fig. 1 Viable cell densityand and cell viability of CHO cells under different DOE concentrations

图2 细胞内MDA含量变化

Fig. 2 Changes of intracellular MDA content

图3 细胞内SOD活性变化

Fig. 3 Changes of intracellular SOD activity

图4 CHO细胞在不同DOE浓度下的抗体产量注：*、**分别表示与CON比较，在P<0.05和P<0.01水平上具有统计学意义。

Fig. 4 The mAb yield of CHO cells under different concentrations of DOE

图5 CHO细胞在不同DOE浓度下抗体的单体含量注：*、**分别表示与CON比较，在P<0.05和P<0.01水平上具有统计学意义。

Fig. 5 Content of mAb monomers in CHO cells at different DOE concentrations

图6 CHO细胞在不同DOE浓度下的N-糖基化修饰注：*、**分别表示与CON比较，G0F水平在P<0.05和P<0.01水平上具有统计学差异；#表示与CON比较，Man5在P<0.05水平上具有统计学差异；Δ表示与CON比较，G1F在P<0.05水平上具有统计学差异。

Fig. 6 N-glycosylation modification of CHO cells under the action of DOE at different concentrations

图7 在不同DOE浓度下CHO细胞生产的抗体电荷变体含量

Fig. 7 The mAb charge variant content produced by CHO cells at different DOE concentrations

表1 不同DOE浓度条件下相对结合能力

Table 1 Relative binding activity under different DOE concentrations

组别	相对结合活性/%	RSD/%
CON	121.39±7.56	2.75
SY-1	135.03±6.52	3.21
SY-5	125.86±10.31	1.27
SY-8	117.84±8.27	4.35
SY-10	116.48±9.54	3.78
SY-15	102.88±8.76	2.86

参考文献 27

1	PILBROUGH W, MUNRO T P, GRAY P. Intraclonal protein expression heterogeneity in recombinant CHO cells[J/OL]. PLoS ONE, 2009, 4(12): e8432[2009-12-23]. .
2	马军,董艳秋,邹珉,等.丁酸钠和丙酸钠对工程CHO细胞生长代谢和嵌合抗体表达的影响[J].中国生物工程杂志,2005,25(10):12-16.
3	宋瑞卿,苏杭,张玲,等.丙戊酸钠和锌离子对CHO工程细胞抗体产量的影响[J].中国生物制品学杂志,2021,34(7):798-803.
4	牛宇辉,李向茸,吴贝,等.葡萄糖和丁酸钠对CHO-rHSA工程细胞株中rHSA产量的影响[J].生物技术通报,2022,38(7):278-286.
5	张鑫涛,唐红萍,赵亮,等.金属离子对CHO细胞抗体表达及抗体电荷分布的影响[J].生物技术通报,2016,32(8):233-241.
6	张维燕.谷氨酰胺和天冬酰胺对CHO细胞生长、代谢及抗体表达的影响[D].上海:华东理工大学,2014.
7	胡冬冬,赵亮,范里,等.酵母抽提物对CHO细胞生长及抗体表达的影响[J].生物技术通报,2017,33(6):162-169.
8	李秋霞,颜为红,贺海波,等.酵母浸出物FP103对CHO细胞生长的影响[J].中国生物制品学杂志,2020,33(9):1000-1002, 1008.
9	国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京:中国医药科技出版社,2020.
10	中科院植物所.中国高等植物图鉴[M].第5册.北京:科学出版社,1983.
11	陈建双,李佳欣,杨洋,等.山药水提物提取工艺优化及抗氧化活性分析[J].粮食与油脂,2021,34(6):155-159.
12	孙雯雯,窦金霞,张琳,等.山药提取物联合DC-CIK细胞疗法对结肠癌HT29干细胞荷瘤裸鼠的体内抗肿瘤研究[J].中草药,2017,48(7):1362-1368.
13	孙雯雯,宋林,李宏峰,等.山药协同替加氟对结肠癌荷瘤裸鼠免疫功能的影响[J].职业与健康,2018,34(8):1043-1045.
14	金佳熹,周冰玉,李柳蓉,等.新鲜山药提取物对小鼠胃溃疡的预防作用研究[J].中国比较医学杂志,2020,30(3):8-13.
15	YANG J D, LU C, STASNY B, et al.. Fed-batch bioreactor process scaleup from 3-L to 2, 500-L scale for monoclonal antibody production from cell culture[J]. Biotech. Bioeng., 2007, 98(1): 141-154.
16	李研,封青,孙晶莹,等.三聚氰胺单克隆抗体不同纯化方法的比较[J].药物生物技术,2022,29(1):23-27.
17	GOMEZ, N, SUBRAMANIAN J, OUYANG J, et al.. Culture temperature modulates aggregation of recombinant antibody in CHO cells[J]. Biotech. Bioeng., 2012, 109(1): 125-136.
18	ZHANG X, TANG H, SUN Y T, et al.. Elucidating the effects of arginine and lysine on a monoclonal antibody C-terminal lysine variation in CHO cell culture s[J]. Appl. Mic. Biotechnol., 2015, 99(16): 6643-6652.
19	VELAYUDHAN J, CHEN Y F, ROHRBACH A, et al.. Demonstration of functional similarity of proposed biosimilar ABP 501 to adalimumab[J]. Bio. Drugs, 2016, 30(4): 339-351.
20	杨懿祺,张志高,游小龙,等.抗体药物的发展与应用[J].生物技术进展,2022,12(3):358-365.
21	张峰,孟淑芳.治疗性单克隆抗体类制品质量控制标准的思考[J].中国执业药师,2013,10(1):25-30, 36.
22	KIRCHHOFF C F, WANG X Z M, CONLON H D, et al.. Biosimilars: key regulatory considerations and similarity assessment tools[J]. Biotechol. Bioeng., 2017, 114: 2696-2705.
23	杜力,刘晓志,魏敬双,等.蛋白质药物糖基化工程化改造研究进展[J].生物技术进展,2020,10(5):448-455.
24	孔建涛,庄英萍,郭美锦.基于DOE设计和氨基酸补加策略提高CHO细胞表达抗CD20单克隆抗体[J].中国生物工程杂志,2020,40(12):41-48.
25	KAUR R, RATHORE A S. Role of oxidative stress in modulating CHO cell culture performance: impact on titer and quality attributes of a monoclonal antibody therapeutic[J]. J. Chem. Technol. Biotechnol., 2022, 98(3): 651-660.
26	王敏,许泳钊, WILLIAM K A,等.西洋参、‍五味子、‍麦冬提取物介导的促氧化作用对GES-1细胞生长的影响[C].广东省食品学会.健康食品研发与产业技术创新高峰论坛暨2022年广东省食品学会年会论文集,2023.
27	谢潘潘.基于酸性变异体结构表征的CHO细胞流加培养过程优化[D].上海:华东理工大学,2017.

[1]	李永超, 杨昭. 双特异抗体药物研发现状及发展对策[J]. 生物技术进展, 2023, 13(3): 353-358.
[2]	曹静钰, 刘承梅, 祁晨旭, 杜开颜, 陈蒙, 侯思伟. Nrf2在脊髓损伤后铁死亡的研究进展[J]. 生物技术进展, 2023, 13(2): 240-246.
[3]	彭晓燕, 陆盼盼, 胡祖权. 新型冠状病毒RBD蛋白原核表达及多克隆抗体的制备[J]. 生物技术进展, 2023, 13(1): 102-106.
[4]	王海宁, 刘兴健, 高新桃, 李轶女, 沈兴家, 张志芳, 易咏竹. SARS-CoV-2中和性纳米抗体的原核表达及中和活性检测[J]. 生物技术进展, 2022, 12(5): 754-759.
[5]	陈军, 秦树存, 何磊. 富氢盐水对咪喹莫特诱导小鼠银屑病的抑制作用[J]. 生物技术进展, 2022, 12(4): 503-509.
[6]	杨懿祺, 张志高, 游小龙, 张婧, 林冠峰, 吴英松. 抗体药物的发展与应用[J]. 生物技术进展, 2022, 12(3): 358-365.
[7]	王珍,杨洛,廖敏,郝亚荣. mTOR信号通路在糖尿病肾病发病机制中的研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(3): 316-321.
[8]	袁启锋,姚宝珍. 谷氨酸-谷氨酰胺循环异常与孤独症谱系障碍研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(2): 170-175.
[9]	张博慧,贾戴辉,程倩,许俊彦,邵喆,黄应峰. 利用N糖苷酶F对单克隆抗体N糖酶解条件的优化[J]. 生物技术进展, 2021, 11(2): 214-222.
[10]	杨高松,马东杰. 呼吸道传染病治疗中抗体药物的研发进展[J]. 生物技术进展, 2020, 10(5): 441-447.
[11]	王欢,牛昆,江一帆,董静. 重组单克隆抗体电荷异质性和工艺调控[J]. 生物技术进展, 2020, 10(5): 456-462.
[12]	欧阳满. FGF21类似物治疗动脉粥样硬化机制研究进展[J]. 生物技术进展, 2020, 10(5): 463-469.
[13]	赵杰,张伟杰,陈瑶,项清芳,赵婷,茆广华,冯伟伟,仰榴青. 蜂蛹多肽对巨噬细胞RAW264.7免疫活性的影响[J]. 生物技术进展, 2020, 10(5): 550-556.
[14]	卞论,林冠峰,吴英松. 抗狂犬病毒中和抗体研究进展[J]. 生物技术进展, 2020, 10(4): 339-344.
[15]	张晓茹,张明英,刘怡宁,付莉霞,邢文,周圆. 抗体滴定在血液细胞流式细胞术中的应用[J]. 生物技术进展, 2020, 10(3): 284-291.

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